【摘要】：城市地鐵系統(tǒng)中的車輛段具有占地面積大、建筑密度低的特征,這與城市緊張的土地資源之間產(chǎn)生了矛盾,對(duì)地鐵車輛段進(jìn)行上蓋物業(yè)開(kāi)發(fā)可在一定程度上解決這一問(wèn)題。然而,地鐵列車在進(jìn)出車庫(kù)時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)和噪聲不可避免地會(huì)影響周邊居民的作息,從而損害地鐵車輛段的潛在開(kāi)發(fā)價(jià)值。本文針對(duì)高架地鐵車庫(kù)-上蓋物業(yè)綜合體這一結(jié)構(gòu)形式,對(duì)其振動(dòng)問(wèn)題展開(kāi)了理論分析、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)、數(shù)值模擬和減振分析等工作,具體內(nèi)容包括:(1)研究了列車在低速行駛狀態(tài)下車軌振源系統(tǒng)的振動(dòng)響應(yīng)。將輪軌接觸力分為準(zhǔn)靜態(tài)荷載、動(dòng)力荷載和沖擊荷載這三類荷載分別進(jìn)行計(jì)算。通過(guò)建立列車-軌道耦合模型并提出了一種無(wú)迭代的求解流程,分析了準(zhǔn)靜態(tài)荷載與動(dòng)力荷載引起的振動(dòng);通過(guò)建立車輪-鋼軌接頭局部有限元模型,分析了沖擊荷載引起的振動(dòng)。當(dāng)列車在有縫鋼軌和無(wú)縫鋼軌上運(yùn)行時(shí),對(duì)鋼軌振進(jìn)行了測(cè)試,根據(jù)測(cè)試結(jié)果驗(yàn)證了分析模型的可靠性,并在該模型的基礎(chǔ)上研究了車速與扣件等參數(shù)對(duì)振源振動(dòng)的影響。(2)對(duì)車軌系統(tǒng)和上蓋物業(yè)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)進(jìn)行了理論分析研究。建立并求解了車軌系統(tǒng)的頻域分析模型,通過(guò)鋼軌振動(dòng)微分方程的Fourier變換獲得了振源荷載的頻域表達(dá),避免了時(shí)域積分的繁瑣計(jì)算�；趧�(dòng)力剛度矩陣法,提出了一種分析結(jié)構(gòu)振動(dòng)的理論模型,該模型把樓蓋看做一個(gè)單元,并考慮了梁與樓板之間的相互作用。通過(guò)對(duì)單元的振動(dòng)微分方程進(jìn)行Fourier變換,得到結(jié)構(gòu)整體的動(dòng)力剛度矩陣,進(jìn)而求得結(jié)構(gòu)的頻域響應(yīng)。根據(jù)該理論模型,研究了列車、軌道和車庫(kù)構(gòu)件等參數(shù)對(duì)上蓋物業(yè)振動(dòng)的影響,分析結(jié)果表明,在列車低速行駛的狀態(tài)下,通過(guò)改變軌道扣件的剛度或阻尼無(wú)法達(dá)到減振的目的,而增大車庫(kù)結(jié)構(gòu)中柱截面尺寸可以取得較好的減振效果,并且減振效果要好于增加車庫(kù)樓板厚度或者增加梁截面尺寸。(3)對(duì)高架地鐵車庫(kù)-上蓋物業(yè)綜合體在列車荷載作用下的振動(dòng)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試研究。測(cè)得了結(jié)構(gòu)振動(dòng)加速度的時(shí)域和頻域響應(yīng),分析了結(jié)構(gòu)在不同部位振動(dòng)的差異性,研究了列車在不同軌道上運(yùn)行時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)的影響�；诓煌�(guī)范中的舒適度評(píng)價(jià)指標(biāo),對(duì)測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)舒適度進(jìn)行評(píng)價(jià),比較了不同指標(biāo)之間評(píng)價(jià)結(jié)果的異同。除了上述確定性評(píng)價(jià),還采用基于概率論和模糊數(shù)學(xué)的“煩惱率”作為評(píng)價(jià)指標(biāo),對(duì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)舒適度進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)意義上的評(píng)價(jià)。分析結(jié)果表明,無(wú)論采用哪種評(píng)價(jià)指標(biāo),結(jié)構(gòu)中都會(huì)有振級(jí)超標(biāo)的測(cè)點(diǎn),因此需要進(jìn)行減振處理。(4)對(duì)高架地鐵車庫(kù)-上蓋物業(yè)的振動(dòng)響應(yīng)進(jìn)行了數(shù)值模擬研究。利用有限元軟件ANSYS建立了高架地鐵車庫(kù)-上蓋物業(yè)結(jié)構(gòu)的整體有限元模型,根據(jù)模擬的列車荷載分析了結(jié)構(gòu)振動(dòng)反應(yīng),并通過(guò)測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行了驗(yàn)證。根據(jù)所建立的模型,分析了列車引起的振動(dòng)在同一樓層內(nèi)以及不同樓層之間的分布與衰減規(guī)律,研究了填充墻剛度對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的影響。研究了車庫(kù)結(jié)構(gòu)中樓板厚度以及框架柱截面尺寸對(duì)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)影響,從而為減振設(shè)計(jì)提供參考。(5)研究了上蓋物業(yè)的減振方法。針對(duì)采用隔振支座的整體隔振方法,根據(jù)理論分析和有限元模擬,分析了隔振支座剛度對(duì)上蓋物業(yè)減振效果的影響。此外,提出了一種隔振樓板結(jié)構(gòu),通過(guò)改變樓板的豎向自振頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)樓蓋的局部隔振,并分析了隔振樓板的頻率特性及其減振效果。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TU311.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2648962